(57)【要約】  炭化珪素基板（１）の製造方法は、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板（２０）を準備する工程と、複数のＳｉＣ基板（２０）を平面的に見て複数並べて配置した状態で、複数のＳｉＣ基板（２０）を保持する炭化珪素からなるベース層（１０）を形成する工程と、当該複数のＳｉＣ基板（２０）同士の隙間を充填する充填部（６０）を形成する工程とを備えている。
2011052321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板（２０）を準備する工程と、
前記複数のＳｉＣ基板（２０）を平面的に見て複数並べて配置した状態で前記複数のＳｉＣ基板（２０）を保持する炭化珪素からなるベース層（１０）を形成する工程と、
前記複数のＳｉＣ基板（２０）同士の隙間を充填する充填部（６０）を形成する工程とを備えた、炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項２】
前記充填部（６０）を形成する工程よりも後に、前記複数のＳｉＣ基板（２０）の前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）を平坦化する工程をさらに備えた、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項３】
前記複数のＳｉＣ基板（２０）の前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）上に単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層（３０）を形成する工程をさらに備えた、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項４】
前記複数のＳｉＣ基板（２０）を準備する工程では、端面（２０Ｂ）が劈開面である複数のＳｉＣ基板（２０）が準備される、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項５】
前記複数のＳｉＣ基板（２０）を準備する工程では、端面（２０Ｂ）が｛０００１｝面である複数のＳｉＣ基板（２０）が準備される、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項６】
前記ベース層（１０）を形成する工程において、前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっている、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項７】
前記ベース層（１０）を形成する工程において、前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっている、請求の範囲第６項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項８】
前記ベース層（１０）を形成する工程において、前記ＳｉＣ基板（２０）の前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下である、請求の範囲第７項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項９】
前記充填部（６０）を形成する工程では、不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きい前記充填部（６０）が形成される、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項１０】
前記ベース層（１０）を形成する工程よりも前に、前記ＳｉＣ基板（２０）に対してプロトン照射を実施することにより、前記ＳｉＣ基板（２０）においてベース層（１０）が形成される側の主面に沿った領域に水素イオンが注入された剥離容易化領域（９１）を形成する工程と、
前記充填部（６０）を形成する工程よりも後に、前記剥離容易化領域（９１）において前記ＳｉＣ基板（２０）を前記ベース層（１０）から剥離させる工程とをさらに備えた、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項１１】
前記ベース層（１０）を形成する工程は、前記ベース層（１０）を形成する工程よりも前に、前記ベース層（１０）が形成される側の前記ＳｉＣ基板（２０）の主面を研磨することなく実施される、請求の範囲第１項に記載の炭化珪素基板（１）の製造方法。
【請求項１２】
単結晶炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ層（２０）と、
前記複数のＳｉＣ層（２０）同士の隙間を充填する充填部（６０）とを備えた、炭化珪素基板（１）。
【請求項１３】
前記充填部（６０）の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きい、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１４】
炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された前記複数のＳｉＣ層（２０）を保持するベース層（１０）をさらに備えた、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１５】
前記ＳｉＣ層（２０）の、前記ベース層（１０）とは反対側の主面（２０Ａ）は研磨されている、請求の範囲第１４項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１６】
単結晶炭化珪素からなり、前記複数のＳｉＣ層（２０）の主面（２０Ａ）上に形成されたエピタキシャル成長層（３０）をさらに備えた、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１７】
前記複数のＳｉＣ層（２０）の端面（２０Ｂ）は劈開面である、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１８】
前記複数のＳｉＣ層（２０）の端面（２０Ｂ）は｛０００１｝面である、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項１９】
前記ＳｉＣ層（２０）の主面（２０Ａ）は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっている、請求の範囲第１２項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項２０】
前記ＳｉＣ層（２０）の主面（２０Ａ）のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっている、請求の範囲第１９項に記載の炭化珪素基板（１）。
【請求項２１】
前記ＳｉＣ層（２０）の主面（２０Ａ）の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下である、請求の範囲第２０項に記載の炭化珪素基板（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板に関し、より特定的には、容易に大口径化することが可能な炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素（ＳｉＣ）の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。【０００３】
一方、半導体装置を効率よく製造するためには、大口径の基板を用いることが有効である。そのため、単結晶炭化珪素からなる直径３インチまたは４インチの炭化珪素基板やその製造方法に関して種々の検討がなされ、たとえば昇華法を用いた炭化珪素基板の製造方法が提案されている（たとえば、米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書（特許文献１）、米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書（特許文献２）および米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書（特許文献３）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７３７０７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２０９５７７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００７５９５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体装置の製造を一層効率化させる観点から、炭化珪素基板に対してはさらなる大口径化（４インチ以上）が求められている。ここで、昇華法によって大口径の炭化珪素基板を作製するためには、温度が均一な領域を広くする必要がある。しかし、昇華法における炭化珪素の成長温度は２０００℃以上と高く温度制御が難しいため、温度が均一な領域を広くすることは容易ではない。また、温度分布の十分な再現性を得ることも困難である。さらに、昇華法による炭化珪素基板の作製においては、炭化珪素の結晶成長の過程を確認することが難しく、外形上同条件で炭化珪素を結晶成長させた場合でも、得られた基板（結晶）の品質が異なるという問題も生じ得る。そのため、比較的大口径化が容易である昇華法を用いた場合でも、結晶性に優れた大口径（たとえば４インチ以上）の炭化珪素基板を作製することは容易ではないという問題があった。【０００６】
そこで、本発明の目的は、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った炭化珪素基板の製造方法は、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板を準備する工程と、当該複数のＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置した状態で複数のＳｉＣ基板を保持する炭化珪素からなるベース層を形成する工程と、複数のＳｉＣ基板同士の隙間を充填する充填部を形成する工程とを備えている。【０００８】
本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板が平面的に見て複数並べて配置された状態で、これを保持するベース層が形成される。上述のように、単結晶炭化珪素からなる基板は、高品質を維持しつつ大口径化することが困難である。これに対し、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したＳｉＣ基板を平面的に複数並べて配置したうえで、これを支持する大口径のベース層を形成することにより、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板を得ることができる。【０００９】
また、炭化珪素基板の表面は、研磨などにより平坦化して半導体装置の製造に用いられる場合が多い。しかし、複数のＳｉＣ基板を平面的に並べて配置した場合、ＳｉＣ基板同士を完全に密着させることは難しく、ＳｉＣ基板同士の間には隙間が形成される。このような炭化珪素基板の表面が研磨された場合、研磨粒子などの異物が当該隙間に侵入し、その後の洗浄処理においても完全に除去できない可能性がある。そして、ＳｉＣ基板同士の隙間に残存した異物は、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対し、本発明の炭化珪素基板の製造方法においては、ＳｉＣ基板同士の隙間を充填する充填部が形成される。そのため、上記異物による悪影響が抑制される。【００１０】
以上のように、本発明の炭化珪素基板の製造方法によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を製造することができる。なお、上記炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造プロセスを効率化するためには、上記複数のＳｉＣ基板のうち隣り合うＳｉＣ基板同士は、互いに接触して配置されることが好ましい。より具体的には、たとえば上記複数のＳｉＣ基板は、平面的に見てマトリックス状に敷き詰められることが好ましい。さらに、上記充填部は、たとえば炭化珪素からなっていてもよいし、二酸化珪素からなっていてもよい。炭化珪素からなる充填部は、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）エピタキシャル法、昇華法、Ｓｉ融液を用いた液相成長などによって形成することができる。Ｓｉ融液を用いた液相成長は、たとえばカーボン坩堝内にＳｉ融液を保持した状態で当該融液とＳｉＣ基板とを接触させることにより、ＳｉＣ基板同士の間に形成された隙間内に融液からのＳｉと坩堝からの炭素とを供給することにより実施することができる。一方、二酸化珪素からなる充填部は、たとえばＣＶＤ法により形成することができる。【００１１】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記充填部を形成する工程よりも後に、複数のＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面を平坦化する工程をさらに備えていてもよい。【００１２】
これにより、平坦性が確保されたＳｉＣ基板の主面上に、たとえば炭化珪素からなるエピタキシャル層を形成して半導体装置を製造する際、当該エピタキシャル層に高い結晶性を付与することができる。また、上記平坦化は、たとえば研磨処理により達成することができる。このとき、本発明の半導体基板の製造方法においては、ＳｉＣ基板同士の隙間を充填する充填部が形成されているため、当該隙間への研磨粒子などの異物の侵入に起因した不具合が抑制される。【００１３】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面上に単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層を形成する工程をさらに備えていてもよい。【００１４】
これにより、上記炭化珪素基板上に、たとえば半導体装置においてバッファ層、あるいは活性層として利用可能なエピタキシャル成長層を備えた半導体基板を製造することができる。このとき、ベース層は、高品質なＳｉＣ基板を平面的に見て複数並べて配置した後に形成されるため、ベース層が欠陥を多く含む場合でもＳｉＣ基板の品質には影響しない。そのため、ＳｉＣ基板上には高品質なエピタキシャル成長層を形成することができる。【００１５】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記複数のＳｉＣ基板を準備する工程において準備されるＳｉＣ基板の端面は、ＳｉＣ基板の、ベース層が形成されるべき側とは反対側の主面に対して垂直であってもよいし、垂直でなくてもよい。より具体的には、たとえば上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、端面が劈開面である複数のＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００１６】
端面を劈開面とすることにより、ＳｉＣ基板を採取するに際して、ＳｉＣ基板の端面近傍へのダメージを抑制することができる。その結果、ＳｉＣ基板の端面付近の結晶性が維持される。【００１７】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、端面が｛０００１｝面である複数のＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００１８】
｛０００１｝面を成長面とすることにより、高品質な単結晶炭化珪素のインゴットを効率よく作製することができる。また、単結晶炭化珪素は、｛０００１｝面において劈開させることができる。そのため、端面を｛０００１｝面とすることにより、高品質なＳｉＣ基板を効率よく準備することができる。【００１９】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、上記ベース層を形成する工程において、ＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっていてもよい。【００２０】
六方晶の単結晶炭化珪素は、＜０００１＞方向に成長させることにより、高品質な単結晶を効率よく作製することができる。そして、＜０００１＞方向に成長させた炭化珪素単結晶からは、｛０００１｝面を主面とする炭化珪素基板を効率よく採取することができる。一方、面方位｛０００１｝に対するオフ角が５０°以上６５°以下である主面を有する炭化珪素基板を用いることにより、高性能な半導体装置を製造できる場合がある。【００２１】
具体的には、たとえばＭＯＳＦＥＴの作製に用いられる炭化珪素基板は、面方位｛０００１｝に対するオフ角が８°程度である主面を有していることが一般的である。そして、当該主面上にエピタキシャル成長層が形成されるとともに、当該エピタキシャル成長層上に酸化膜、電極などが形成され、ＭＯＳＦＥＴが得られる。このＭＯＳＦＥＴにおいては、エピタキシャル成長層と酸化膜との界面を含む領域にチャネル領域が形成される。しかし、このような構造を有するＭＯＳＦＥＴにおいては、基板の主面の｛０００１｝面に対するオフ角が８°程度であることに起因して、チャネル領域が形成されるエピタキシャル成長層と酸化膜との界面付近において多くの界面準位が形成され、キャリアの走行の妨げとなって、チャネル移動度が低下する。【００２２】
これに対し、上記ベース層を形成する工程において、ＳｉＣ基板におけるベース層とは反対側の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角を５０°以上６５°以下とすることにより、製造される炭化珪素基板の主面の｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となるため、上記界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴを作製することができる。【００２３】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程において、ＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。【００２４】
＜１−１００＞方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、炭化珪素基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。【００２５】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程において、ＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下であってもよい。【００２６】
これにより、炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、面方位{０３−３８}に対するオフ角を−３°以上＋５°以下としたのは、チャネル移動度と当該オフ角との関係を調査した結果、この範囲内で特に高いチャネル移動度が得られたことに基づいている。【００２７】
また、「＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対するオフ角」とは、＜１−１００＞方向および＜０００１＞方向の張る平面への上記主面の法線の正射影と、{０３−３８}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜１−１００＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。【００２８】
なお、上記主面の面方位は、実質的に{０３−３８}であることがより好ましく、上記主面の面方位は{０３−３８}であることがさらに好ましい。ここで、主面の面方位が実質的に{０３−３８}であるとは、基板の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{０３−３８}とみなせるオフ角の範囲に基板の主面の面方位が含まれていることを意味し、この場合のオフ角の範囲としてはたとえば{０３−３８}に対してオフ角が±２°の範囲である。これにより、上述したチャネル移動度をより一層向上させることができる。【００２９】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程において、ＳｉＣ基板のベース層とは反対側の主面のオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。【００３０】
＜１１−２０＞方向は、上記＜１−１００＞方向と同様に、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、ＳｉＣ基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。【００３１】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、マイクロパイプ密度が１ｃｍ−２以下のＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００３２】
また、上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、転位密度が１×１０４ｃｍ−２以下のＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００３３】
また、上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、積層欠陥密度が０．１ｃｍ−１以下のＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００３４】
このように高品質なＳｉＣ基板を準備して炭化珪素基板を製造することにより、当該炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製した場合の歩留まりを向上させることができる。【００３５】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、複数のＳｉＣ基板を準備する工程では、不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいＳｉＣ基板が準備されてもよい。【００３６】
ＳｉＣ基板の不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３以下の場合、当該ＳｉＣ基板の抵抗率が大きくなりすぎる。一方、不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３を超えると、ＳｉＣ基板における積層欠陥の抑制が困難となる。ＳｉＣ基板の不純物濃度を５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さくすることにより、ＳｉＣ基板の積層欠陥を抑制しつつ、抵抗率を低減することができる。【００３７】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程では、不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きいベース層が形成されてもよい。【００３８】
これにより、ベース層の抵抗率を低減し、縦型半導体装置（基板の厚み方向に電流が流れる半導体装置）の製造に好適な炭化珪素基板を製造することができる。ここで、上述のように、ベース層が欠陥を多く含む場合でもＳｉＣ基板の品質には影響しない。そのため、ベース層の抵抗率を一層低減する観点から、ベース層を形成する工程では、不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３を超えるベース層が形成されてもよい。【００３９】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、充填部を形成する工程では、不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きい充填部が形成されてもよい。【００４０】
これにより、充填部の抵抗率が低減され、充填部を形成することによる炭化珪素基板の抵抗率の上昇を抑制することができる。また、充填部は、ＳｉＣ基板を支持するベース層が形成された後に形成されるため、充填部が欠陥を多く含む場合でもＳｉＣ基板の品質には影響しない。そのため、充填部の抵抗率を一層低減する観点から、充填部を形成する工程では、不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３を超える充填部が形成されてもよい。【００４１】
ここで、本願において不純物とは、炭化珪素基板を構成する炭化珪素に多数キャリアを生成させるために導入される不純物を意味する。そして、たとえば多数キャリアが電子である場合、すなわち上記不純物がｎ型不純物である場合、不純物としては窒素、リンなどを採用することができる。窒素に比べてリンは、同濃度であれば炭化珪素の抵抗率をより低減することができる。そのため、不純物としてリンを採用することにより、炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製した場合における半導体装置のオン抵抗を低減することができる。【００４２】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程よりも前に、ＳｉＣ基板に対してプロトン照射を実施することにより、ＳｉＣ基板においてベース層が形成される側の主面に沿った領域に水素イオンが注入された剥離容易化領域を形成する工程と、充填部を形成する工程よりも後に、剥離容易化領域においてＳｉＣ基板をベース層から剥離させる工程とをさらに備えていてもよい。【００４３】
このようなプロセスを採用することにより、上記ベース層を含まない炭化珪素基板を容易に製造することができる。【００４４】
上記炭化珪素基板の製造方法においては、ベース層を形成する工程は、ベース層を形成する工程よりも前に、ベース層が形成される側のＳｉＣ基板の主面を研磨することなく実施されてもよい。【００４５】
これにより、炭化珪素基板の製造コストを低減することができる。ここで、ベース層を形成する工程においてベース層が形成される側のＳｉＣ基板の主面は、上述のように研磨されなくてもよい。しかし、基板作製時におけるスライスなどにより形成された表面付近のダメージ層を除去する観点から、たとえばエッチングによって当該ダメージ層が除去される工程が実施された後に上記ベース層を形成する工程が実施されることが好ましい。【００４６】
本発明に従った炭化珪素基板は、単結晶炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ層と、複数のＳｉＣ層同士の隙間を充填する充填部とを備えている。【００４７】
本発明の炭化珪素基板においては、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ層が平面的に見て複数並べて配置されている。これにより、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したＳｉＣ基板を有効に利用し、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板を得ることができる。また、本発明の炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層同士の隙間を充填する充填部が形成される。これにより、炭化珪素基板の表面が研磨された場合でも、ＳｉＣ層同士の隙間に研磨粒子などの異物が侵入することが抑制される。【００４８】
以上のように、本発明の炭化珪素基板によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板を得ることができる。なお、上記炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造プロセスを効率化するためには、上記複数のＳｉＣ層のうち互いに隣り合うＳｉＣ層同士は、互いに接触して配置されることが好ましい。より具体的には、たとえば上記複数のＳｉＣ層は、平面的に見てマトリックス状に敷き詰められることが好ましい。さらに、上記充填部は、たとえば炭化珪素からなっていてもよいし、二酸化珪素からなっていてもよい。【００４９】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さくすることができる。【００５０】
ＳｉＣ層の不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３以下の場合、当該ＳｉＣ層の抵抗率が大きくなりすぎる。一方、不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３を超えると、ＳｉＣ層における積層欠陥の抑制が困難となる。ＳｉＣ層の不純物濃度を５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さくすることにより、ＳｉＣ層の積層欠陥を抑制しつつ、抵抗率を低減することができる。【００５１】
上記炭化珪素基板においては、上記充填部の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きくすることができる。【００５２】
これにより、充填部の抵抗率が低減され、充填部を形成することによる炭化珪素基板の抵抗率の上昇を抑制することができる。また、充填部は、ＳｉＣ基板（ＳｉＣ層）を平面的に見て並べて配置した後に形成することができるため、充填部が欠陥を多く含む場合でもＳｉＣ層の品質への影響を回避することができる。そのため、充填部の抵抗率を一層低減する観点から、充填部の不純物濃度は２×１０１９ｃｍ−３を超えていてもよい。【００５３】
上記炭化珪素基板においては、炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された上記複数のＳｉＣ層を保持するベース層をさらに備えていてもよい。これにより、平面的に見て並べて配置された上記複数のＳｉＣ層を強固に一体化させることができる。【００５４】
上記炭化珪素基板においては、ベース層の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きくすることができる。【００５５】
これにより、ベース層の抵抗率を低減し、縦型半導体装置の製造に好適な炭化珪素基板を得ることができる。また、ベース層は、ＳｉＣ基板（ＳｉＣ層）を平面的に見て並べて配置した後に形成することができるため、ベース層が欠陥を多く含む場合でもＳｉＣ層の品質への影響を回避することができる。そのため、ベース層の抵抗率を一層低減する観点から、ベース層の不純物濃度は２×１０１９ｃｍ−３を超えていてもよい。【００５６】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の、ベース層とは反対側の主面は研磨されていてもよい。これにより、ＳｉＣ層の、ベース層とは反対側の主面上に高品質なエピタキシャル成長層を形成することができる。その結果、高品質な当該エピタキシャル成長層をたとえば活性層として含む半導体装置を製造することができる。すなわち、このような構造を採用することにより、ＳｉＣ層上に形成されたエピタキシャル層を含む高品質な半導体装置を製造することが可能な炭化珪素基板を得ることができる。【００５７】
上記炭化珪素基板においては、単結晶炭化珪素からなり、複数のＳｉＣ層の主面上に形成されたエピタキシャル成長層をさらに備えていてもよい。【００５８】
これにより、上記炭化珪素基板上に、たとえば半導体装置においてバッファ層、あるいは活性層として利用可能なエピタキシャル成長層を備えた半導体基板を提供することができる。このとき、ＳｉＣ層には高品質なインゴットから採取されたものを採用することができるため、ＳｉＣ基板上には高品質なエピタキシャル成長層を形成することができる。【００５９】
上記複数のＳｉＣ層の端面は、ＳｉＣ層の主面に対して垂直であってもよいし、垂直でなくてもよい。より具体的には、たとえば上記炭化珪素基板においては、上記複数のＳｉＣ層の端面は劈開面であってもよい。【００６０】
端面を劈開面とすることにより、ＳｉＣ層を採取するに際して、ＳｉＣ層の端面近傍へのダメージを抑制することができる。その結果、ＳｉＣ層の端面付近の結晶性が維持される。【００６１】
上記炭化珪素基板においては、上記複数のＳｉＣ層の端面は｛０００１｝面であってもよい。【００６２】
｛０００１｝面を成長面とすることにより、高品質な単結晶炭化珪素のインゴットを効率よく作製することができる。また、単結晶炭化珪素は、｛０００１｝面において劈開させることができる。そのため、端面を｛０００１｝面とすることにより、高品質なＳｉＣ層を効率よく得ることができる。【００６３】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の主面は、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっていてもよい。【００６４】
このように、本発明の炭化珪素基板において、ＳｉＣ層の主面の、｛０００１｝面に対するオフ角を５０°以上６５°以下とすることにより、たとえば炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴを作製する場合において、チャネル領域が形成されるエピタキシャル成長層と酸化膜との界面付近における界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴを作製することができる。【００６５】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の主面のオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。【００６６】
＜１−１００＞方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、炭化珪素基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。【００６７】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の主面の、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下であってもよい。【００６８】
これにより、炭化珪素基板を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。ここで、「＜１−１００＞方向における{０３−３８}面に対するオフ角」とは、＜１−１００＞方向および＜０００１＞方向の張る平面への上記主面の法線の正射影と、{０３−３８}面の法線とのなす角度であり、その符号は、上記正射影が＜１−１００＞方向に対して平行に近づく場合が正であり、上記正射影が＜０００１＞方向に対して平行に近づく場合が負である。【００６９】
また、上記主面の面方位は、実質的に{０３−３８}であることがより好ましく、上記主面の面方位は{０３−３８}であることがさらに好ましい。ここで、主面の面方位が実質的に{０３−３８}であるとは、基板の加工精度などを考慮して実質的に面方位が{０３−３８}とみなせるオフ角の範囲に基板の主面の面方位が含まれていることを意味し、この場合のオフ角の範囲としてはたとえば{０３−３８}に対してオフ角が±２°の範囲である。これにより、上述したチャネル移動度をより一層向上させることができる。【００７０】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の主面のオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。【００７１】
＜１１−２０＞方向は、上記＜１−１００＞方向と同様に、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、炭化珪素基板上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。【００７２】
上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層のマイクロパイプ密度は１ｃｍ−２以下であってもよい。また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の転位密度は１×１０４ｃｍ−２以下であってもよい。また、上記炭化珪素基板においては、ＳｉＣ層の積層欠陥密度は０．１ｃｍ−１以下であってもよい。【００７３】
このように高品質なＳｉＣ層を採用することにより、炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製した場合の歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００７４】
以上の説明から明らかなように、本発明の炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板によれば、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図２】炭化珪素基板の構造を示す概略平面図である。
【図３】エピタキシャル成長層が形成された炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図４】炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図６】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図７】実施の形態２における炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態３における炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図９】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１０】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１１】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１２】実施の形態４における炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態４における炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１４】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１５】実施の形態５における炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態５における炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１７】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図１８】実施の形態６における炭化珪素基板の構造を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態６における炭化珪素基板の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２０】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２１】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２２】炭化珪素基板の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２３】縦型ＭＯＳＦＥＴの構造を示す概略断面図である。
【図２４】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２５】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２６】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２７】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２８】縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００７７】
（実施の形態１）
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。なお、図１は、図２の線分Ｉ−Ｉに沿う断面図に相当する。図１を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板１は、単結晶炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ層２０と、複数のＳｉＣ層２０同士の隙間を充填する充填部６０と、炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された上記複数のＳｉＣ層２０を保持するベース層１０とを備えている。すなわち、ベース層１０の主面１０Ａ上には複数のＳｉＣ層２０が平面的に見て並べて配置されており、複数のＳｉＣ層２０同士の隙間には、当該隙間を充填する充填部６０が形成されている。充填部６０は、たとえば炭化珪素からなっていてもよいし、二酸化珪素からなっていてもよい。
【００７８】
本実施の形態の炭化珪素基板１においては、単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ層２０が平面的に見て複数並べて配置されている。そのため、炭化珪素基板１は、高品質化が容易な小口径の炭化珪素単結晶から採取したＳｉＣ基板を有効に利用し、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板となっている。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０同士の隙間を充填する充填部６０が形成されているため、表面が研磨された場合でも、ＳｉＣ層２０同士の隙間に研磨粒子などの異物が侵入することが抑制されている。このように、炭化珪素基板１は、結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板となっている。
【００７９】
さらに、図１および図２を参照して、炭化珪素基板１においては、複数のＳｉＣ層２０のうち互いに隣り合うＳｉＣ層２０同士は、その端面２０Ｂが互いに接触して配置されている。より具体的には、たとえば上記複数のＳｉＣ層２０は、平面的に見てマトリックス状に敷き詰められて配置されている。これにより、炭化珪素基板１の大口径化が容易となっている、そして、このような大口径の炭化珪素基板１を用いることにより、半導体装置の製造プロセスを効率化することができる。また、炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の端面２０Ｂは、主面２０Ａに対して垂直となっている。これにより、ＳｉＣ層２０をマトリックス状に敷き詰めて配置することが容易となっている。なお、隣り合うＳｉＣ層２０同士の間隔は１００μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００８０】
そして、図３に示すように、当該ＳｉＣ層２０においてベース層１０とは反対側の主面２０Ａ上に単結晶炭化珪素からなるエピタキシャル成長層３０を形成した場合、ベース層１０において積層欠陥は発生しないので、エピタキシャル成長層３０にも発生しない。そのため、たとえば抵抗率の低減を目的としてベース層１０の不純物濃度を高くしても、エピタキシャル成長層３０における積層欠陥密度は低いものとなる。
【００８１】
ここで、炭化珪素基板１においては、ベース層１０に含まれる不純物と、ＳｉＣ層２０に含まれる不純物とは異なっていてもよい。これにより、使用目的に応じた適切な不純物を含む炭化珪素基板を得ることができる。また、ベース層１０に含まれる不純物は窒素またはリンとすることができ、ＳｉＣ層２０に含まれる不純物も窒素またはリンとすることができる。特に、不純物としてリンを採用することにより、同じ不純物濃度であっても窒素を採用する場合に比べて炭化珪素基板の抵抗率を低減することができる。
【００８２】
また、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下となっていてもよい。このような炭化珪素基板１を用いてＭＯＳＦＥＴを作製することにより、チャネル領域における界面準位の形成が低減され、オン抵抗が低減されたＭＯＳＦＥＴを得ることができる。一方、製造の容易性を考慮して、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａは、｛０００１｝面であってもよい。
【００８３】
また、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａのオフ方位と＜１−１００＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。＜１−１００＞方向は、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを５°以下とすることにより、炭化珪素基板１上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。
【００８４】
さらに、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａの、＜１−１００＞方向における｛０３−３８｝面に対するオフ角は−３°以上５°以下とすることが好ましい。これにより、炭化珪素基板１を用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合におけるチャネル移動度を、より一層向上させることができる。
【００８５】
一方、上記炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の主面２０Ａのオフ方位と＜１１−２０＞方向とのなす角は５°以下となっていてもよい。
【００８６】
＜１１−２０＞も、炭化珪素基板における代表的なオフ方位である。そして、基板の製造工程におけるスライス加工のばらつき等に起因したオフ方位のばらつきを±５°とすることにより、炭化珪素基板１上へのエピタキシャル成長層の形成などを容易にすることができる。
【００８７】
また、ＳｉＣ層２０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいことが望ましい。これにより、ＳｉＣ層２０の積層欠陥を抑制しつつ、抵抗率を低減することができる。
【００８８】
さらに、充填部６０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きいことが望ましい。これにより、充填部６０の抵抗率が低減され、充填部６０を形成することによる炭化珪素基板１の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【００８９】
また、ベース層１０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きいことが望ましい。これにより、ベース層１０の抵抗率を低減し、炭化珪素基板１を縦型半導体装置の製造に好適な炭化珪素基板とすることができる。
【００９０】
さらに、ＳｉＣ層２０のマイクロパイプ密度は１ｃｍ−２以下とすることが好ましい。また、ＳｉＣ層２０の転位密度は１×１０４ｃｍ−２以下とすることが好ましい。また、ＳｉＣ層２０の積層欠陥密度は０．１ｃｍ−１以下とすることが好ましい。このような高品質なＳｉＣ層２０を採用することにより、炭化珪素基板１を用いて半導体装置を作製した場合の歩留まりを向上させることができる。
【００９１】
また、本実施の形態における炭化珪素基板１においては、ＳｉＣ層２０の、ベース層１０とは反対側の主面２０Ａは研磨されていることが好ましい。これにより、主面２０Ａ上に高品質なエピタキシャル成長層を形成することが可能となる。その結果、高品質な当該エピタキシャル成長層をたとえば活性層として含む半導体装置を製造することができる。すなわち、このような構造を採用することにより、ＳｉＣ層２０上に形成されたエピタキシャル層を含む高品質な半導体装置を製造することが可能な炭化珪素基板１を得ることができる。
【００９２】
次に、上記炭化珪素基板１の製造方法の一例について説明する。図４を参照して、本実施の形態における炭化珪素基板の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図５を参照して、たとえば単結晶炭化珪素からなるベース基板１０および単結晶炭化珪素からなる複数のＳｉＣ基板２０が準備される。このとき、ＳｉＣ基板２０の主面は、この製造方法により得られるＳｉＣ層２０の主面２０Ａとなることから（図１参照）、所望の主面２０Ａの面方位に合わせて、ＳｉＣ基板２０の主面の面方位を選択する。ここでは、たとえば主面が｛０３−３８｝面であるＳｉＣ基板２０が準備される。また、ベース基板１０としては、たとえば不純物濃度が２×１０１９ｃｍ−３よりも大きい基板が採用される。そして、ＳｉＣ基板２０としては、たとえば不純物濃度が５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さい基板が採用される。
【００９３】
次に、工程（Ｓ２０）として基板平坦化工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図５を参照して、後述する工程（Ｓ３０）において互いに接触すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面（接合面）が、たとえば研磨により平坦化される。なお、この工程（Ｓ２０）は必須の工程ではないが、これを実施しておくことにより、互いに対向するベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間の隙間の大きさが均一となるため、後述する工程（Ｓ４０）において接合面内での反応（接合）の均一性が向上する。その結果、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。
【００９４】
一方、工程（Ｓ２０）を省略し、互いに対向すべきベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の主面を研磨することなく工程（Ｓ３０）が実施されてもよい。これにより、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。また、ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の作製時におけるスライスなどにより形成された表面付近のダメージ層を除去する観点から、たとえばエッチングによって当該ダメージ層が除去される工程が上記工程（Ｓ２０）に代えて、あるいは上記工程（Ｓ２０）の後に実施された上で、後述する工程（Ｓ３０）が実施されてもよい。
【００９５】
次に、工程（Ｓ３０）として、積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図５を参照して、ベース基板１０の主面１０Ａ上に接触するようにＳｉＣ基板２０が載置されて、積層基板が作製される。このとき、互いに隣り合うＳｉＣ層２０同士は、その端面２０Ｂが互いに接触するように、平面的に見てマトリックス状に敷き詰めて配置される。
【００９６】
次に、工程（Ｓ４０）として、接合工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、上記積層基板が加熱されることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが接合されるとともに、隣り合うＳｉＣ基板２０同士が接合される。
【００９７】
次に、工程（Ｓ５０）として、隙間充填工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、ベース基板１０に接合された複数のＳｉＣ基板２０同士の隙間を充填する充填部が形成される。具体的には、図６を参照して、たとえばＣＶＤエピタキシャル法により炭化珪素を成長させることにより、ＳｉＣ基板２０同士の隙間を充填する充填部６０が形成される。なお、充填部６０の形成方法は、ＣＶＤエピタキシャル法に限られず、たとえば昇華法や液相成長法などを採用してもよい。液相成長は、たとえばカーボン坩堝内にＳｉ融液を保持した状態で当該融液とＳｉＣ基板２０とを接触させ、融液からＳｉを、坩堝から炭素を供給することにより実施することができる。また、充填部６０は必ずしも炭化珪素からなっている必要は無く、たとえば二酸化珪素からなっていてもよい。二酸化珪素からなる充填部６０は、たとえばＣＶＤ法により形成することができる。また、充填部６０としては珪素（Ｓｉ）からなるものや、樹脂からなるものを採用してもよい。Ｓｉからなる充填部６０は、たとえばＳｉＣ基板２０同士の隙間に溶融状態のＳｉを導入することにより形成することができる。樹脂からなる充填部６０は、たとえばＳｉＣ基板２０同士の隙間に溶融状態の樹脂を流し込み、その後適切な硬化処理を実施することにより当該樹脂を硬化させて形成することができる。樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、レジスト、ＳｉＣ含有樹脂などを採用することができる。
【００９８】
次に、工程（Ｓ６０）として、表面平坦化工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、たとえばＳｉＣ基板２０の主面２０Ａが研磨されることにより平坦化される。これにより、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａ上に高品質なエピタキシャル成長層を形成することが可能となる。なお、ＳｉＣ基板２０の主面２０Ａ上に形成された充填部６０は、当該研磨により除去される。また、充填部６０が形成されていることにより、ＳｉＣ層２０同士の隙間に研磨粒子などの異物が侵入することが抑制される。以上のプロセスにより、接合されたＳｉＣ基板２０をＳｉＣ層２０として備えた本実施の形態における炭化珪素基板１（図１参照）が完成する。
【００９９】
さらに、工程（Ｓ７０）として、エピタキシャル成長工程が実施されてもよい。この工程（Ｓ７０）では、図１および図３を参照して、ＳｉＣ層２０上にエピタキシャル成長層３０が形成される。これにより、半導体装置のバッファ層や活性層として利用可能なエピタキシャル成長層３０を備えた炭化珪素基板２が完成する。
【０１００】
ここで、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間が１００μｍ以下となっていることが好ましい。ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０には、その平坦性が高い場合でも、わずかな反り、うねりなどが存在する。そのため、積層基板においては、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に隙間が形成される。そして、この隙間が１００μｍを超えると、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合状態が不均一となるおそれがある。ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下とすることにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との均一な接合をより確実に達成することができる。
【０１０１】
また、上記工程（Ｓ４０）においては、炭化珪素の昇華温度以上の温度域に上記積層基板が加熱されることが好ましい。これにより、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０とをより確実に接合することができる。特に、積層基板におけるベース基板１０とＳｉＣ基板２０との間に形成される隙間を１００μｍ以下としておくことにより、ＳｉＣの昇華による均質な接合を達成することができる。
【０１０２】
さらに、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１８００℃以上２５００℃以下であることが好ましい。加熱温度が１８００℃よりも低い場合、ベース基板１０とＳｉＣ基板２０との接合に長時間を要し、炭化珪素基板１の製造効率が低下する。一方、加熱温度が２５００℃を超えると、ベース基板１０およびＳｉＣ基板２０の表面が荒れ、作製される炭化珪素基板１における結晶欠陥の発生が多くなるおそれがある。炭化珪素基板１における欠陥の発生を一層抑制しつつ製造効率を向上させるためには、工程（Ｓ４０）における積層基板の加熱温度は１９００℃以上２１００℃以下であることが好ましい。また、工程（Ｓ４０）における加熱時の雰囲気の圧力は、１０−５Ｐａ以上１０６Ｐａとすることにより、簡素な装置により上記接合を実施することができる。さらに、この工程（Ｓ４０）では、１０−１Ｐａよりも高く１０４Ｐａよりも低い圧力下において上記積層基板が加熱されてもよい。これにより、簡素な装置により上記接合を実施することが可能になるとともに比較的短時間で接合を実施するための雰囲気を得ることが可能となり、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。また、工程（Ｓ４０）における加熱時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であってもよい。そして、当該雰囲気に不活性ガス雰囲気を採用する場合、当該雰囲気は、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群から選択される少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気であることが好ましい。また、この工程（Ｓ４０）では、大気雰囲気を減圧することにより得られた雰囲気中において上記積層基板が加熱されてもよい。これにより、炭化珪素基板１の製造コストを低減することができる。
【０１０３】
さらに、上記実施の形態においては、工程（Ｓ１０）において主面２０Ａが｛０３−３８｝面であるＳｉＣ基板２０が準備され、工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）において、ＳｉＣ基板２０のベース基板１０とは反対側の主面２０Ａが｛０３−３８｝面となる場合について説明したが、主面２０Ａのオフ方位はたとえば＜１１−２０＞方向となっていてもよい。
【０１０４】
また、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０のマイクロパイプ密度は１ｃｍ−２以下であることが好ましい。また、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０の転位密度は１×１０４ｃｍ−２以下であることが好ましい。また、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０の積層欠陥密度は０．１ｃｍ−１以下であることが好ましい。このように高品質なＳｉＣ基板２０を準備して炭化珪素基板１を製造することにより、当該炭化珪素基板１を用いて半導体装置を作製した場合の歩留まりを向上させることができる。
【０１０５】
さらに、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きく２×１０１９ｃｍ−３よりも小さいことが好ましい。これにより、ＳｉＣ基板２０の積層欠陥を抑制しつつ、抵抗率を低減することができる。
【０１０６】
また、工程（Ｓ１０）において準備され、工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）においてＳｉＣ基板２０に接合されるベース基板１０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きいことが好ましい。これにより、ベース層１０の抵抗率を低減し、炭化珪素基板１を縦型半導体装置の製造に好適なものとすることができる。
【０１０７】
さらに、工程（Ｓ５０）において形成される充填部６０の不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３よりも大きいことが好ましい。これにより、充填部６０の抵抗率が低減され、充填部６０を形成することによる炭化珪素基板１の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【０１０８】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図７および図１を参照して、実施の形態２における炭化珪素基板１は、実施の形態１における炭化珪素基板１と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における炭化珪素基板１は、ＳｉＣ層２０の形状において実施の形態１とは異なっている。
【０１０９】
図７を参照して、実施の形態２におけるＳｉＣ層２０の端面２０Ｂは、主面２０Ａに対して垂直になっていない。そして、実施の形態２におけるＳｉＣ層２０の端面２０Ｂは劈開面である。より具体的には、実施の形態２におけるＳｉＣ層２０の端面２０Ｂは｛０００１｝面となっている。
【０１１０】
次に、実施の形態２における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。実施の形態２における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１と同様に製造することができる。しかし、実施の形態２における炭化珪素基板の製造方法は、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０の形状において、実施の形態１とは異なっている。
【０１１１】
すなわち、図７を参照して、工程（Ｓ１０）として実施される基板準備工程では、実施の形態２におけるＳｉＣ層２０の形状に対応したＳｉＣ基板２０が準備される。具体的には、工程（Ｓ１０）において準備されるＳｉＣ基板２０の端面２０Ｂは、劈開面である｛０００１｝面となっている。これにより、ＳｉＣ基板２０を採取するに際して、ＳｉＣ基板２０の端面近傍へのダメージを抑制することができる。その結果、ＳｉＣ基板２０の端面付近の結晶性が維持されている。
【０１１２】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。図１および図２を参照して、実施の形態３における炭化珪素基板１は、実施の形態１における炭化珪素基板１と基本的には同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３における炭化珪素基板１は、その製造方法において実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１１３】
図８を参照して、実施の形態３における炭化珪素基板１の製造方法においては、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、実施の形態１の場合と同様にＳｉＣ基板２０が準備されるとともに、炭化珪素からなる原料基板が準備される。
【０１１４】
次に、図８を参照して、工程（Ｓ２１）として近接配置工程が実施される。この工程（Ｓ２１）では、図９を参照して、互いに対向するように配置された第１ヒータ８１および第２ヒータ８２により、それぞれＳｉＣ基板２０および原料基板１１が保持される。このとき、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１との間隔の適正な値は、後述する工程（Ｓ３１）における加熱時の昇華ガスの平均自由行程に関係していると考えられる。具体的には、上記間隔の平均値は、後述する工程（Ｓ３１）における加熱時の昇華ガスの平均自由行程よりも小さくなるように設定することができる。たとえば圧力１Ｐａ、温度２０００℃の下では、原子、分子の平均自由行程は、厳密には原子半径、分子半径に依存するが、おおよそ数〜数十ｃｍ程度であり、よって現実的には上記間隔を数ｃｍ以下とすることが好ましい。より具体的には、ＳｉＣ基板２０と原料基板１１とは、１μｍ以上１ｃｍ以下の間隔をおいて互いにその主面が対向するように近接して配置される。上記間隔の平均値は１ｃｍ以下とされることが好ましく、１ｍｍ以下とされることがより好ましい。一方、上記間隔の平均値が１μｍ以上とされることにより、炭化珪素が昇華する空間を十分に確保することができる。なお、上記昇華ガスは、固体炭化珪素が昇華することによって形成されるガスであって、たとえばＳｉ、Ｓｉ２ＣおよびＳｉＣ２を含む。
【０１１５】
次に、工程（Ｓ３１）として昇華工程が実施される。この工程（Ｓ３１）では、第１ヒータ８１によってＳｉＣ基板２０が所定の基板温度まで加熱される。また、第２ヒータ８２によって原料基板１１が所定の原料温度まで加熱される。このとき、原料基板１１が昇華温度まで加熱されることによって、原料基板の表面からＳｉＣが昇華する。一方、基板温度は原料温度よりも低く設定される。具体的には、たとえば基板温度は原料温度よりも１℃以上１００℃以下程度低く設定される。基板温度は、たとえば１８００°以上２５００℃以下である。これにより、図１０に示すように、原料基板１１から昇華して気体となったＳｉＣは、ＳｉＣ基板２０の表面に到達して固体となり、ベース層１０を形成する。そして、この状態を維持することにより、図１１に示すように原料基板１１を構成するＳｉＣが全て昇華してＳｉＣ基板２０の表面上に移動する。これにより、工程（Ｓ３１）が完了する。その後、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ５０）および（Ｓ６０）が実施されることにより、図１に示す炭化珪素基板１が完成する。さらに、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ７０）を実施することにより、図４に示すエピタキシャル成長層３０を備えた炭化珪素基板２を製造することができる。
【０１１６】
なお、上記実施の形態３においては、ベース層１０の原料として原料基板１１が採用される場合について説明したが、原料基板１１に代えて、炭化珪素からなる原料粉末を準備し、当該原料粉末を昇華させることによりベース層１０を形成してもよい。
【０１１７】
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。図１２および図１を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態４における炭化珪素基板１は、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層としてのアモルファスＳｉＣ層が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１１８】
すなわち、図１２を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１においては、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に、少なくともその一部が非晶質ＳｉＣからなる中間層としてのアモルファスＳｉＣ層４０が形成されている。そして、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは、このアモルファスＳｉＣ層４０により接続されている。このアモルファスＳｉＣ層４０の存在により、ベース層１０とＳｉＣ層２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に作製することができる。
【０１１９】
次に、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１３を参照して、実施の形態４における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施の形態１の場合と同様に実施され、ベース基板１０と複数のＳｉＣ基板２０とが準備される。
【０１２０】
次に、工程（Ｓ２２）としてＳｉ層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２２）では、図１４を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の一方の主面１０Ａ上に、たとえば厚み１００ｎｍ程度のＳｉ層４１が形成される。このＳｉ層４１の形成は、たとえばスパッタリング法により実施することができる。
【０１２１】
次に、工程（Ｓ３０）として積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２２）において形成されたＳｉ層４１上に、工程（Ｓ１０）において準備された複数のＳｉＣ基板２０が実施の形態１の場合と同様にマトリックス状に敷き詰められるように載置される。これにより、ベース基板１０上にＳｉ層４１を挟んでＳｉＣ基板２０が積層された積層基板が得られる。
【０１２２】
次に、工程（Ｓ４１）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ４１）では、工程（Ｓ３０）において作製された積層基板が、たとえば圧力１×１０３Ｐａの水素ガスとプロパンガスとの混合ガス雰囲気中で、１５００℃程度に加熱され、３時間程度保持される。これにより、上記Ｓｉ層４１に、主にベース基板１０およびＳｉＣ基板２０からの拡散によって炭素が供給され、図１２に示すようにアモルファスＳｉＣ層４０が形成される。その後、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ５０）および（Ｓ６０）を実施することにより、実施の形態４における炭化珪素基板１を容易に製造することができる。さらに、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ７０）を実施することにより、エピタキシャル成長層を備えた炭化珪素基板を作製してもよい。
【０１２３】
（実施の形態５）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。図１５を参照して、実施の形態５における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態５における炭化珪素基板１は、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に中間層７０が形成されている点において、実施の形態１の場合とは異なっている。
【０１２４】
より具体的には、中間層７０は、炭素を含むことにより導電体となっている。ここで、この中間層７０は、たとえば黒鉛粒子と難黒鉛化炭素とを含むものを採用することができる。また、中間層７０は、黒鉛粒子および難黒鉛化炭素を含む炭素の複合構造を有することが好ましい。
【０１２５】
すなわち、実施の形態５における炭化珪素基板１においては、ベース層１０とＳｉＣ層２０との間に、炭素を含むことにより導電体となっている中間層７０が配置されている。そして、ベース層１０とＳｉＣ層２０とは、この中間層７０により接続されている。この中間層７０の存在により、ベース層１０とＳｉＣ層２０とを積層した炭化珪素基板１を容易に作製することができる。
【０１２６】
次に、実施の形態５における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１６を参照して、実施の形態５における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）および（Ｓ２０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。
【０１２７】
次に、工程（Ｓ２３）として接着剤塗布工程が実施される。この工程（Ｓ２３）では、図１７を参照して、たとえばベース基板１０の主面上にカーボン接着剤が塗布されることにより、前駆体層７１が形成される。カーボン接着剤として、たとえば樹脂と、黒鉛微粒子と、溶剤とからなるものを採用することができる。ここで、樹脂としては、加熱されることにより難黒鉛化炭素となる樹脂、たとえばフェノール樹脂などを採用することができる。また、溶剤としては、たとえばフェノール、ホルムアルデヒド、エタノールなどを採用することができる。さらに、カーボン接着剤の塗布量は、１０ｍｇ／ｃｍ２以上４０ｍｇ／ｃｍ２以下とすることが好ましく、２０ｍｇ／ｃｍ２以上３０ｍｇ／ｃｍ２以下とすることがより好ましい。また、塗布されるカーボン接着剤の厚みは１００μｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすることがより好ましい。
【０１２８】
次に、工程（Ｓ３０）として、積層工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図１７を参照して、ベース基板１０の主面１０Ａ上に接触して形成された前駆体層７１上に接触するように複数のＳｉＣ基板２０がマトリックス状に敷き詰めて載置されて、積層基板が作製される。
【０１２９】
次に、工程（Ｓ４２）として、プリベーク工程が実施される。この工程（Ｓ４２）では、上記積層基板が加熱されることにより、前駆体層７１を構成するカーボン接着剤から溶剤成分が除去される。具体的には、たとえば上記積層基板に対して厚み方向に荷重を負荷しつつ、積層基板を溶剤成分の沸点を超える温度域まで徐々に加熱する。この加熱は、クランプなどを用いてベース基板１０とＳｉＣ基板２０とが圧着されつつ実施されることが好ましい。また、できるだけ時間をかけてプリベーク（加熱）が実施されることにより、接着剤からの脱ガスが進行し、接着の強度を向上させることができる。
【０１３０】
次に、工程（Ｓ４３）として、焼成工程が実施される。この工程（Ｓ４３）では、工程（Ｓ４２）において加熱されて前駆体層７１がプリベークされた積層基板が高温、好ましくは９００℃以上１１００℃以下、たとえば１０００℃に加熱され、好ましくは１０分以上１０時間以下、たとえば１時間保持されることにより前駆体層７１が焼成される。焼成時の雰囲気としては、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気が採用され、雰囲気の圧力はたとえば大気圧とすることができる。これにより、前駆体層７１が導電体である炭素からなる中間層７０となる。その後、工程（Ｓ５０）および（Ｓ６０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。その結果、ベース基板（ベース層）１０とＳｉＣ基板（ＳｉＣ層）２０とが中間層７０により接合された実施の形態５における炭化珪素基板１が得られる。さらに、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ７０）を実施することにより、エピタキシャル成長層を備えた炭化珪素基板を作製してもよい。
【０１３１】
なお、上記実施の形態４および５においては、中間層としてアモルファスＳｉＣを含むものや炭素を含むものを例示したが、中間層はこれに限られず、たとえばこれらに代えて金属からなる中間層を採用することもできる。この場合、当該金属としてはシリサイドを形成することにより炭化珪素とオーミックコンタクト可能な金属、たとえばニッケルなどが採用されることが好ましい。
【０１３２】
（実施の形態６）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態６について説明する。図１８および図１を参照して、実施の形態６における炭化珪素基板１は、基本的には実施の形態１における炭化珪素基板１と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態６における炭化珪素基板１は、ベース層１０を有さない点において、実施の形態１の場合とは異なっている。つまり、実施の形態６における炭化珪素基板１は、隣り合うＳｉＣ層２０同士が接続されていることにより、自立基板として取り扱うことが可能な炭化珪素基板となっている。
【０１３３】
次に、実施の形態６における炭化珪素基板１の製造方法について説明する。図１９を参照して、実施の形態６における炭化珪素基板１の製造方法では、まず、工程（Ｓ１０）および（Ｓ２０）が実施の形態１の場合と同様に実施される。
【０１３４】
次に、工程（Ｓ２４）としてプロトン照射工程が実施される。この工程（Ｓ２４）では、図２０を参照して、ＳｉＣ基板２０に対してプロトン照射を実施することにより、ＳｉＣ基板２０においてベース層１０が形成される側の主面に沿った領域に、水素イオンが注入された剥離容易化領域９１が形成される。具体的には、たとえば３．５×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１．０×１０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下の照射量の範囲で、ＳｉＣ基板２０に対して水素イオンが注入される。
【０１３５】
次に、工程（Ｓ３０）〜（Ｓ６０）が、実施の形態１の場合と同様に実施される。これにより、図２１に示すように、実施の形態１の炭化珪素基板１と同様の構造を有し、ＳｉＣ基板２０においてベース層１０が形成された側の主面に沿った領域に、剥離容易化領域９１が形成された炭化珪素基板が得られる。
【０１３６】
次に、工程（Ｓ６１）として剥離工程が実施される。この工程（Ｓ６１）では、図２２に示すように、剥離容易化領域９１においてＳｉＣ基板２０をベース層１０から剥離させる。具体的には、工程（Ｓ６０）までが実施されて得られた上記炭化珪素基板に対して、たとえば熱処理が実施され、あるいは機械的な衝撃が与えられ、ＳｉＣ基板２０がベース層１０から剥離する。その結果、ベース層１０を有さない実施の形態６における炭化珪素基板１が得られる。さらに、実施の形態１の場合と同様に工程（Ｓ７０）を実施することにより、エピタキシャル成長層を備えた炭化珪素基板を作製してもよい。
【０１３７】
（実施の形態７）
次に、上記本発明の炭化珪素基板を用いて作製される半導体装置の一例を実施の形態７として説明する。図２３を参照して、本発明による半導体装置１０１は、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）であって、基板１０２、バッファ層１２１、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５、酸化膜１２６、ソース電極１１１および上部ソース電極１２７、ゲート電極１１０および基板１０２の裏面側に形成されたドレイン電極１１２を備える。具体的には、導電型がｎ型の炭化珪素からなる基板１０２の表面上に、炭化珪素からなるバッファ層１２１が形成されている。基板１０２としては、上記実施の形態１〜６において説明した炭化珪素基板１を含む本発明の炭化珪素基板が採用される。そして、上記実施の形態１〜６の炭化珪素基板１が採用される場合、バッファ層１２１は、炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０上に形成される。バッファ層１２１は導電型がｎ型であり、その厚みはたとえば０．５μｍである。また、バッファ層１２１におけるｎ型の導電性不純物の濃度はたとえば５×１０１７ｃｍ−３とすることができる。このバッファ層１２１上には耐圧保持層１２２が形成されている。この耐圧保持層１２２は、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みは１０μｍである。また、耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３という値を用いることができる。
【０１３８】
この耐圧保持層１２２の表面には、導電型がｐ型であるｐ領域１２３が互いに間隔を隔てて形成されている。ｐ領域１２３の内部においては、ｐ領域１２３の表面層にｎ＋領域１２４が形成されている。また、このｎ＋領域１２４に隣接する位置には、ｐ＋領域１２５が形成されている。一方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上から、ｐ領域１２３、２つのｐ領域１２３の間において露出する耐圧保持層１２２、他方のｐ領域１２３および当該他方のｐ領域１２３におけるｎ＋領域１２４上にまで延在するように、酸化膜１２６が形成されている。酸化膜１２６上にはゲート電極１１０が形成されている。また、ｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５上にはソース電極１１１が形成されている。このソース電極１１１上には上部ソース電極１２７が形成されている。そして、基板１０２において、バッファ層１２１が形成された側の表面とは反対側の面である裏面にドレイン電極１１２が形成されている。
【０１３９】
本実施の形態における半導体装置１０１においては、基板１０２として上記実施の形態１〜６において説明した炭化珪素基板１などの本発明の炭化珪素基板が採用される。ここで、上述のように、本発明の炭化珪素基板は結晶性に優れた大口径の炭化珪素基板となっている。そのため、半導体装置１０１は、基板１０２上にエピタキシャル層として形成されるバッファ層１２１および耐圧保持層１２２において結晶性に優れるとともに、製造コストが抑制された半導体装置となっている。
【０１４０】
次に、図２４〜図２８を参照して、図２３に示した半導体装置１０１の製造方法を説明する。図２４を参照して、まず、基板準備工程（Ｓ１１０）を実施する。ここでは、たとえば（０３−３８）面が主面となった炭化珪素からなる基板１０２（図２５参照）を準備する。この基板１０２としては、上記実施の形態１〜６において説明した製造方法により製造された炭化珪素基板１を含む上記本発明の炭化珪素基板が準備される。
【０１４１】
また、この基板１０２（図２５参照）としては、たとえば導電型がｎ型であり、基板抵抗が０．０２Ωｃｍといった基板を用いてもよい。
【０１４２】
次に、図２４に示すように、エピタキシャル層形成工程（Ｓ１２０）を実施する。具体的には、基板１０２の表面上にバッファ層１２１を形成する。このバッファ層１２１は、基板１０２として採用される炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０上（図１、図７、図１２、図１５、図１８参照）に形成される。バッファ層１２１としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなり、たとえばその厚みが０．５μｍのエピタキシャル層を形成する。バッファ層１２１における導電型不純物の濃度は、たとえば５×１０１７ｃｍ−３といった値を用いることができる。そして、このバッファ層１２１上に、図２５に示すように耐圧保持層１２２を形成する。この耐圧保持層１２２としては、導電型がｎ型の炭化珪素からなる層をエピタキシャル成長法によって形成する。この耐圧保持層１２２の厚みとしては、たとえば１０μｍといった値を用いることができる。また、この耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度としては、たとえば５×１０１５ｃｍ−３といった値を用いることができる。
【０１４３】
次に、図２４に示すように注入工程（Ｓ１３０）を実施する。具体的には、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成した酸化膜をマスクとして用いて、導電型がｐ型の不純物を耐圧保持層１２２に注入することにより、図２６に示すようにｐ領域１２３を形成する。また、用いた酸化膜を除去した後、再度新たなパターンを有する酸化膜を、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて形成する。そして、当該酸化膜をマスクとして、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に注入することにより、ｎ＋領域１２４を形成する。また、同様の手法により、導電型がｐ型の導電性不純物を注入することにより、ｐ＋領域１２５を形成する。その結果、図２６に示すような構造を得る。
【０１４４】
このような注入工程の後、活性化アニール処理を行なう。この活性化アニール処理としては、たとえばアルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度１７００℃、加熱時間３０分といった条件を用いることができる。
【０１４５】
次に、図２４に示すようにゲート絶縁膜形成工程（Ｓ１４０）を実施する。具体的には、図２７に示すように、耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５上を覆うように酸化膜１２６を形成する。この酸化膜１２６を形成するための条件としては、たとえばドライ酸化（熱酸化）を行なってもよい。このドライ酸化の条件としては、加熱温度を１２００℃、加熱時間を３０分といった条件を用いることができる。
【０１４６】
その後、図２４に示すように窒素アニール工程（Ｓ１５０）を実施する。具体的には、雰囲気ガスを一酸化窒素（ＮＯ）として、アニール処理を行なう。アニール処理の温度条件としては、たとえば加熱温度を１１００℃、加熱時間を１２０分とする。この結果、酸化膜１２６と下層の耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３、ｎ＋領域１２４、ｐ＋領域１２５との間の界面近傍に窒素原子が導入される。また、この一酸化窒素を雰囲気ガスとして用いたアニール工程の後、さらに不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたアニールを行なってもよい。具体的には、アルゴンガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度を１１００℃、加熱時間を６０分といった条件を用いてもよい。
【０１４７】
次に、図２４に示すように電極形成工程（Ｓ１６０）を実施する。具体的には、酸化膜１２６上にフォトリソグラフィ法を用いてパターンを有するレジスト膜を形成する。当該レジスト膜をマスクとして用いて、ｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５上に位置する酸化膜の部分をエッチングにより除去する。この後、レジスト膜上および当該酸化膜１２６において形成された開口部内部においてｎ＋領域１２４およびｐ＋領域１２５と接触するように、金属などの導電体膜を形成する。その後、レジスト膜を除去することにより、当該レジスト膜上に位置していた導電体膜を除去（リフトオフ）する。ここで、導電体としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。この結果、図２８に示すように、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２を得ることができる。なお、ここでアロイ化のための熱処理を行なうことが好ましい。具体的には、たとえば雰囲気ガスとして不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、加熱温度を９５０℃、加熱時間を２分といった熱処理（アロイ化処理）を行なう。
【０１４８】
その後、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７（図２３参照）を形成する。また、基板１０２の裏面上にドレイン電極１１２（図２３参照）を形成する。また、酸化膜１２６上にゲート電極１１０（図２３参照）を形成する。このようにして、図２３に示す半導体装置１０１を得ることができる。つまり、半導体装置１０１は、炭化珪素基板１のＳｉＣ層２０上にエピタキシャル層および電極を形成することにより作製される。
【０１４９】
なお、上記実施の形態７においては、本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能な半導体装置の一例として、縦型ＭＯＳＦＥＴに関して説明したが、作製可能な半導体装置はこれに限られない。たとえばＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；接合型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ショットキーバリアダイオードなど、種々の半導体装置が本発明の炭化珪素基板を用いて作製可能である。また、上記実施の形態７においては、（０３−３８）面を主面とする炭化珪素基板上に活性層として機能するエピタキシャル層を形成して半導体装置が作製される場合について説明したが、上記主面として採用可能な結晶面はこれに限られず、（０００１）面を含めて用途に応じた任意の結晶面を上記主面として採用することができる。
【０１５０】
上記実施の形態７において説明したように、本発明の炭化珪素基板を用いて半導体装置を作製することができる。すなわち、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板上に活性層としてのエピタキシャル層が形成されている。より具体的には、本発明の半導体装置は、上記本発明の炭化珪素基板と、当該炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル成長層と、当該エピタキシャル層上に形成された電極とを備えている。つまり、本発明の半導体装置は、単結晶炭化珪素からなり、平面的に見て並べて配置された複数のＳｉＣ層と、当該複数のＳｉＣ層同士の隙間を充填する充填部と、ＳｉＣ層上に形成されたエピタキシャル成長層と、当該エピタキシャル層上に形成された電極とを備えている。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明の炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板は、高い結晶性と大口径化との両立が求められる炭化珪素基板の製造方法および炭化珪素基板に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１５３】
１，２  炭化珪素基板、１０  ベース層（ベース基板）、１０Ａ  主面、１１  原料基板、２０  ＳｉＣ層（ＳｉＣ基板）、２０Ａ  主面、２０Ｂ  端面、３０  エピタキシャル成長層、４０  アモルファスＳｉＣ層、４１  Ｓｉ層、６０  充填部、７０  中間層、７１  前駆体層、８１  第１ヒータ、８２  第２ヒータ、９１  剥離容易化領域、１０１  半導体装置、１０２  基板、１１０  ゲート電極、１１１  ソース電極、１１２  ドレイン電極、１２１  バッファ層、１２２  耐圧保持層、１２３  ｐ領域、１２４  ｎ＋領域、１２５  ｐ＋領域、１２６  酸化膜、１２７  上部ソース電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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